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在過去幾週，台積電雄心勃勃的 2 奈米製程藍圖引起了廣泛關注。這家晶片製造巨頭預計將在 2025 年開始量產 2 奈米製程的大量生產。
在各種熱議和猜測聲中，2 奈米何時能夠真正投入生產仍是未知數。面對地緣政治、生產地點和時間表的種種討論，台積電宣稱明年將啟動 2 奈米晶圓生產線的說法究竟有多少可信度？
根據台積電官網上關於 2 奈米邏輯製程的藍圖，這個全新的節點計劃引入一些關鍵技術，包括環繞閘極 (GAA) 電晶體架構和背面電源供應網路。這些技術據稱可以提供比 N3 節點架構更好的效能和更高的能源效率。
GAA 電晶體技術的加入象徵著台積電將捨棄自 22 奈米以來一直主導製程節點的鰭式場效電晶體 (FinFET) 設計。雖然 GAA 提供了更好的靜電控制和能源效率，但它也並非沒有挑戰。大規模製造奈米片或奈米線結構就像蒙著眼睛穿針一樣困難；這是一個高度複雜的過程，作為一個先進節點，它還帶來了將缺陷降至最低的額外壓力。
不僅如此，台積電還計劃將 GAA 與背面電源供應配對，這是一種將電源線佈線在電晶體下方而不是上方的複雜設計。這種巧妙的設計釋放了頂部信號的空間，但實施起來絕非易事。那麼，現實情況如何呢？實際上，結合這兩項創新將使台積電的工程師和晶圓廠面臨更複雜的挑戰。作為參考，台積電實際上決定不在其 2 奈米的 N2P 節點中包含背面電源供應，但它將透過其 A16 節點（也稱為 1.6 奈米）亮相。
避開高數值孔徑 EUV 的難題
接下來，讓我們談談曝光技術，因為任何關於 2 奈米的討論都離不開對極紫外光 (EUV) 工具的提及，這些工具對製造至關重要。台積電表示，其最初的 2 奈米生產將不會依賴高數值孔徑 EUV（下一代 EUV 曝光技術），這確實很幸運，因為這些昂貴的機器（每台成本約 3.7 億美元）實際上還沒有大量生產。
事實上，儘管艾司摩爾 (ASML) 通常不會談論其客戶和訂單，但迄今為止似乎已交貨並確認的唯一一台高數值孔徑 EUV 機器都被英特爾接收；據報導，台積電預計將在 2024 年底收到一台。ASML 這家荷蘭公司是曝光技術工具的全球領導者，負責生產這些機器，但距離提高產量以滿足需求還有數年時間。據估計，ASML 目前每年可以生產五到六台高數值孔徑 EUV 設備，所以可能還有幾台機器存在。
透過跳過初始生產運行中的高數值孔徑 EUV，台積電避免了一個迫在眉睫的難題，但這也意味著早期的 2 奈米製程可能缺乏其藍圖中所宣傳的全部性能和效率提升。如果台積電真的像它所說的那樣在 2025 年全面投產 2 奈米，它可能會保住頭條新聞的完整性，但背後的故事確實看起來有點不穩定。
堅守陣地，核心技術留在本土
除了上述問題之外，還有政治方面和政府監管通常帶來的障礙。台灣經濟部長明確表示，在可預見的未來，台積電最先進的節點將留在台灣本土。這就是「你不能擁有它，因為它屬於我們」，讓事情變得有點模糊的地方。作為台積電目前正在美國亞利桑那州建造的 Fab 21 的一部分，根據台積電的說法，將要建造的三個晶圓廠中的兩個將使用 2 奈米節點進行製造。
台灣政府可能會堅稱，它無意讓其晶片製造業的「王冠上的寶石」離開台灣，至少在 newer 製程取代它之前不會。如果按字面意思理解，這可能會使台積電的亞利桑那州晶圓廠推遲到 2027 年左右才能推出 2 奈米。
然而，台積電在亞利桑那州 Fab 21 的第二家晶圓廠計劃將 2 奈米生產引入美國本土，預計要到 2028 年才能完工。此外，計劃用於先進 2 奈米晶片生產的第三家晶圓廠預計要到這個十年結束才能完工。這使得台灣經濟部長向《台北時報》發表的大膽聲明毫無意義。
事實上，在接受當地媒體採訪時，台灣經濟部長還表示：「雖然台積電計劃未來在（海外）製造 2 奈米晶片，但其核心技術將留在台灣。」 雖然台灣經濟部長和台積電都沒有定義 2 奈米的「核心」技術是什麼，但如果仔細解讀，這可能意味著所有的研發、GAA 電晶體、背面電源供應，甚至包括掩模製造技術和 2 奈米的專有設備配置，都將留在台灣。
這樣的聲明無疑是台灣的戰略舉措，但對台積電而言卻構成了重大的後勤挑戰。在本土集中生產面臨著有限工程人才的規模化和管理龐大建設費用的挑戰。對於一家已經面臨不斷上漲的成本和對製造能力不斷增長的需求的公司來說，當前的政治形勢似乎無法給台積電帶來他們原本希望的靈活性。
雖然 2 奈米並沒有明確包含在與美國政府及其《晶片法案》的協議中，但對台積電在亞利桑那州 Fab 21 綜合設施的三家晶圓廠的 66 億美元投資感覺像是一次地緣政治的展示。當然，從長遠來看，這可能有助於支撐美國半導體產業的供應鏈。這也提醒人們，即使投入數十億美元來完成任務，製造晶片，尤其是先進製造，也與時間和地點同樣重要。
台積電的 2 奈米藍圖會保持穩定嗎？
台積電 2025 年量產 2 奈米的目標聽起來很大膽，因為它確實很大膽。即使不考慮上述任何因素，這家公司也曾多次推遲其 3 奈米製程的發表，直到去年才最終進入批量生產。而且 3 奈米甚至沒有 2 奈米那麼大的飛躍，因為 2 奈米承諾了 GAA 和背面電源供應的所有額外複雜性。
英特爾和三星也沒有樹立更好的榜樣，因為英特爾的 18A 製程（相當於 2 奈米）一再延遲，而三星仍在解決其基於 GAA 的節點的問題。值得注意的是，似乎半導體行業的所有主要參與者都沒有在 2 奈米方面輕鬆地衝過終點線。
台積電關於 2 奈米的說法是我們通常所說的典型的行業「自吹自擂」（chest-thumping）。這家晶片製造商最終將兌現其藍圖，但能否在 2025 年做到這一點則完全是另一回事。要實現這一時間表，就意味著要克服設計、製造和供應鏈管理方面的一些挑戰。當然，台積電有可能做到這一點。畢竟，它經常做到這一點，這也是他們仍然是處理器製造領域領導者的原因之一。
在一個雄心壯志經常超越現實的行業中，這感覺像是另一個「眼見為實」的案例。台積電、2 奈米、2025 年量產——值得關注，但在晶圓真正開始生產之前，讓我們先不要開香檳慶祝。
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